專利名稱：一種單硬脂酸甘油酯的快速制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醇系非離子表面活性劑的制備方法，具體說(shuō)是涉及單硬脂酸甘油 酯的快速制備方法，屬于化學(xué)助劑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著人們環(huán)保意識(shí)的日益加強(qiáng)，表面活性劑環(huán)境安全問(wèn)題越來(lái)越受到重視，如關(guān) 于表面活性劑是否對(duì)環(huán)境安全造成危害的討論、表面活性劑的生態(tài)學(xué)及毒性評(píng)估等。同時(shí)， 還有許多人擔(dān)心隨著品種繁多的日化用品不斷成為人們的生活必需品，如牙膏、皂類、餐具 洗滌劑、洗衣粉(劑)及各類化妝品等，每個(gè)人每天都會(huì)或多或少地?cái)z入一定量的表面活性 劑。因此，對(duì)人體低毒無(wú)毒的、可生物降解的環(huán)保型綠色表面活性劑研制和開發(fā)的呼聲越來(lái) 越高。而單硬脂酸甘油酯就是一種重要的多元醇型非離子型表面活性劑。單硬脂酸甘油酯是一種重要的多元醇型非離子型表面活性劑，結(jié)構(gòu)由憎水 基-OCOR和親水基-OH構(gòu)成，具有乳化、分散、增溶、潤(rùn)濕等優(yōu)良性能，廣泛應(yīng)用于食品、日 化、醫(yī)藥、塑料等行業(yè)。目前工業(yè)上是將甘油與硬脂酸直接酯化得到混甘酯(單甘酯的含量 一般在30% 45% )，混甘酯中只有單甘酯具有較好的乳化性能。因此工業(yè)上一般采用分 子蒸餾技術(shù)提純得到高純度單甘酯(> 90% )。分子蒸餾工藝對(duì)高真空高溫技術(shù)要求極高， 產(chǎn)物成本較高。另外也有采用基團(tuán)保護(hù)法合成單硬脂酸甘油酯，反應(yīng)過(guò)程中無(wú)二酯、三酯生 成，所得單甘酯的純度較高，但是制備過(guò)程較為繁瑣，后處理較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種單硬脂酸甘油酯的快 速制備方法，該種方法采用微波輻射無(wú)溶劑聯(lián)用有機(jī)合成技術(shù)，反應(yīng)速度快、反應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn) 單，得到的產(chǎn)品純度高。本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的單硬脂酸甘油酯是一種無(wú)毒、無(wú)污染的醇系非離子表面活性劑，其分子結(jié)構(gòu)為
「OH 卜OH
lOCOC17H35這種產(chǎn)品可以從酸值、酯含量、熔點(diǎn)技術(shù)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行衡量。一種單硬脂酸甘油酯的快速制備方法，步驟如下將甘油、對(duì)甲基苯磺酸銅、硬脂酸、無(wú)水硫酸鈉、丙酮置于反應(yīng)器中，將反應(yīng)器置于 微波輻射加熱裝置中，安裝好反應(yīng)裝置，設(shè)定微波輻射功率為220 400W，加熱反應(yīng)時(shí)間 4 5min ；反應(yīng)完畢后，冷卻，經(jīng)洗滌、干燥得產(chǎn)品。所述的甘油、丙酮、硬脂酸、對(duì)甲基苯磺酸銅、無(wú)水硫酸鈉的摩爾比為1.05 1.2 1.5 2.0 0. 9 1 0.05 0.1 0. 15 0. 25。所述的微波輻射加熱裝置為微波有機(jī)合成儀或微波爐。本發(fā)明的特點(diǎn)為(1)原料配比的選擇本發(fā)明是以甘油為原料，在無(wú)溶劑條件下首先與丙酮進(jìn)行取代反應(yīng)，然后再與硬 脂酸進(jìn)行酯化反應(yīng)。為提高反應(yīng)收率，原料配比至關(guān)重要，如果采用甘油過(guò)量，以使反應(yīng) 朝正方向進(jìn)行，如果甘油過(guò)量多，對(duì)產(chǎn)品的后處理帶來(lái)很多困難。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，以甘油、丙 酮、硬脂酸、對(duì)甲基苯磺酸銅、無(wú)水硫酸鈉的摩爾比為1.05 1.2 1.5 2.0 0.9 1 0. 05 0. 1 0. 15 0. 25為宜，反應(yīng)生成的H2O由無(wú)水硫酸鈉吸收。(2)反應(yīng)條件的研究單硬脂酸甘油酯產(chǎn)品白色。但常溫下需要反應(yīng)10小時(shí)以上，且轉(zhuǎn)化率僅在85% 以下。為了提高反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)時(shí)間，我們采用微波輻射無(wú)溶劑的方法以期縮短反應(yīng)時(shí) 間，并能達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率。實(shí)驗(yàn)證明采用微波輻射無(wú)溶劑聯(lián)用有機(jī)合成技術(shù)反應(yīng)，在輻射 功率300W，輻射時(shí)間4min，收率可達(dá)94%。另外，與傳統(tǒng)加熱反應(yīng)相比，微波輻射下的有機(jī) 合成具有反副反應(yīng)少、產(chǎn)品易純化等優(yōu)點(diǎn)，還可以節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)原子經(jīng)濟(jì)性合成和生態(tài)友 好綠色合成。常規(guī)的有機(jī)反應(yīng)溶劑用量一般為原料用量的50-100倍，而微波輻射-無(wú)溶劑 有機(jī)合成新技術(shù)聯(lián)用避免了大量毒害性和揮發(fā)性有機(jī)化合物的使用，不僅減少了污染，簡(jiǎn) 化了反應(yīng)操作和后處理過(guò)程，縮短了反應(yīng)時(shí)間，降低了生產(chǎn)成本。(3)得到的產(chǎn)品是一種無(wú)磷環(huán)保非離子型的表面活性劑、它既有親水又有親油基 因，具有潤(rùn)濕、乳化、起泡等多種功能，具有溫和、安全、無(wú)刺激等作用，具有分散、潤(rùn)濕、滲 透、增溶、抗靜電性能，在酸堿性溶液中穩(wěn)定，復(fù)配性能強(qiáng)，與其它外加劑復(fù)配性能優(yōu)越；可 廣泛地用于食物的乳化劑和添加劑，也可用于化妝品及醫(yī)藥膏劑，工業(yè)絲油劑的乳化劑和 紡織品的潤(rùn)滑劑，在其他方面可作為消泡劑、分散劑、增稠劑、濕潤(rùn)劑等。


圖1為本發(fā)明的工藝流程方框圖；圖2為合成實(shí)驗(yàn)裝置圖；其中1、圓底燒瓶，2、微波轉(zhuǎn)換頭，3、三口管，4、導(dǎo)氣管，5、回流冷凝管，6、液封，7、 水，8、恒液滴液漏斗
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實(shí)施例1 將計(jì)量后的Ilmmol甘油、20mmol丙酮、9mmol硬脂酸、0. 5mmol對(duì)甲基苯磺酸銅、 2mmol無(wú)水硫酸鈉依次投入到50ml圓底燒瓶中；將燒瓶置于微波輻射加熱裝置中，設(shè)定微 波輻射功率為300W、時(shí)間4min，開始反應(yīng)，反應(yīng)完畢后，冷卻至室溫，靜止，用2mol/L的鹽酸 水解至中性，使用蒸餾水洗滌三次(每次10ml)。干燥。產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率92%。該產(chǎn)品熔點(diǎn)為 62-63 "C。實(shí)施例2
將計(jì)量后的10. 5mmol甘油、20mmol丙酮、9mmol硬脂酸、0. 5mmol對(duì)甲基苯磺酸銅、 2mmol無(wú)水硫酸鈉依次投入到50ml圓底燒瓶中；將燒瓶置于微波輻射加熱裝置中，設(shè)定微 波輻射功率為300W、時(shí)間4min，開始反應(yīng)，反應(yīng)完畢后，冷卻至室溫，靜止，用2mol/L的鹽酸 水解至中性，使用蒸餾水洗滌三次(每次10ml)。干燥。產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率89%。該產(chǎn)品熔點(diǎn)為 62-63 "C。實(shí)施例3 將計(jì)量后的12mmol甘油、20mmol丙酮、9mmol硬脂酸、0. 5mmol對(duì)甲基苯磺酸銅、 2mmol無(wú)水硫酸鈉依次投入到50ml圓底燒瓶中；將燒瓶置于微波輻射加熱裝置中，設(shè)定微 波輻射功率為300W、時(shí)間4min，開始反應(yīng)，反應(yīng)完畢后，冷卻至室溫，靜止，用2mol/L的鹽酸 水解至中性，使用蒸餾水洗滌三次(每次10ml)。干燥。產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率91%。該產(chǎn)品熔點(diǎn)為 62-63 "C。實(shí)施例4 將計(jì)量后的Ilmmol甘油、15mmol丙酮、9mmol硬脂酸、0. 5mmol對(duì)甲基苯磺酸銅、 2mmol無(wú)水硫酸鈉依次投入到50ml圓底燒瓶中；將燒瓶置于微波輻射加熱裝置中，設(shè)定微 波輻射功率為300W、時(shí)間4min，開始反應(yīng)，反應(yīng)完畢后，冷卻至室溫，靜止，用2mol/L的鹽酸 水解至中性，使用蒸餾水洗滌三次(每次10ml)。干燥。產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率87%。該產(chǎn)品熔點(diǎn)為 62-63 "C。實(shí)施例5 將計(jì)量后的Ilmmol甘油、20mmol丙酮、9mmol硬脂酸、0. 5mmol對(duì)甲基苯磺酸銅、 2mmol無(wú)水硫酸鈉依次投入到50ml圓底燒瓶中；將燒瓶置于微波輻射加熱裝置中，設(shè)定微 波輻射功率為300W、時(shí)間4min，開始反應(yīng)，反應(yīng)完畢后，冷卻至室溫，靜止，用2mol/L的鹽酸 水解至中性，使用蒸餾水洗滌三次(每次10ml)。干燥。產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率94%。該產(chǎn)品熔點(diǎn)為 該產(chǎn)品熔點(diǎn)為62-63°C。實(shí)施例6 將計(jì)量后的Ilmmol甘油、18mmol丙酮、9mmol硬脂酸、0. 5mmol對(duì)甲基苯磺酸銅、 2mmol無(wú)水硫酸鈉依次投入到50ml圓底燒瓶中；將燒瓶置于微波輻射加熱裝置中，設(shè)定微 波輻射功率為300W、時(shí)間4min，開始反應(yīng)，反應(yīng)完畢后，冷卻至室溫，靜止，用2mol/L的鹽酸 水解至中性，使用蒸餾水洗滌三次(每次10ml)。干燥。產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率92%。該產(chǎn)品熔點(diǎn)為 62-63 "C。實(shí)施例7 將計(jì)量后的Ilmmol甘油、20mmol丙酮、IOmmol硬脂酸、0. 5mmol對(duì)甲基苯磺酸銅、 2mmol無(wú)水硫酸鈉依次投入到50ml圓底燒瓶中；將燒瓶置于微波輻射加熱裝置中，設(shè)定微 波輻射功率為300W、時(shí)間4min，開始反應(yīng)，反應(yīng)完畢后，冷卻至室溫，靜止，用2mol/L的鹽酸 水解至中性，使用蒸餾水洗滌三次(每次10ml)。干燥。產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率88%。該產(chǎn)品熔點(diǎn)為 62-63 "C。實(shí)施例8 將計(jì)量后的1 Immo 1甘油、20mmo 1丙酮、1 Ommo 1硬脂酸、0. 80mmo 1對(duì)甲基苯磺酸銅、 2mmol無(wú)水硫酸鈉依次投入到50ml圓底燒瓶中；將燒瓶置于微波輻射加熱裝置中，設(shè)定微 波輻射功率為300W、時(shí)間4min，開始反應(yīng)，反應(yīng)完畢后，冷卻至室溫，靜止，用2mol/L的鹽酸水解至中性，使用蒸餾水洗滌三次(每次10ml)。干燥。產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率88%。該產(chǎn)品熔點(diǎn)為 62-63 "C。實(shí)施例9 將計(jì)量后的Ilmmol甘油、20mmol丙酮、IOmmol硬脂酸、l.OOmmol對(duì)甲基苯磺酸銅、 2mmol無(wú)水硫酸鈉依次投入到50ml圓底燒瓶中；將燒瓶置于微波輻射加熱裝置中，設(shè)定微 波輻射功率為300W、時(shí)間4min，開始反應(yīng)，反應(yīng)完畢后，冷卻至室溫，靜止，用2mol/L的鹽酸 水解至中性，使用蒸餾水洗滌三次(每次10ml)。干燥。產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率88%。該產(chǎn)品熔點(diǎn)為 62-63 "C。實(shí)施例10 將計(jì)量后的Ilmmol甘油、20mmol丙酮、IOmmol硬脂酸、0. 5mmol對(duì)甲基苯磺酸銅、
1.5mmol無(wú)水硫酸鈉依次投入到50ml圓底燒瓶中；將燒瓶置于微波輻射加熱裝置中，設(shè)定 微波輻射功率為300W、時(shí)間4min，開始反應(yīng)，反應(yīng)完畢后，冷卻至室溫，靜止，用2mol/L的鹽 酸水解至中性，使用蒸餾水洗滌三次(每次10ml)。干燥。產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率85%。該產(chǎn)品熔點(diǎn) 為 62-63 0C ο實(shí)施例11 將計(jì)量后的Ilmmol甘油、20mmol丙酮、IOmmol硬脂酸、0. 5mmol對(duì)甲基苯磺酸銅、
2.5mmol無(wú)水硫酸鈉依次投入到50ml圓底燒瓶中；將燒瓶置于微波輻射加熱裝置中，設(shè)定 微波輻射功率為300W、時(shí)間4min，開始反應(yīng)，反應(yīng)完畢后，冷卻至室溫，靜止，用2mol/L的鹽 酸水解至中性，使用蒸餾水洗滌三次(每次10ml)。干燥。產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率89%。該產(chǎn)品熔點(diǎn) 為 62-63 0C ο上述實(shí)施例1-11反應(yīng)結(jié)束后，使用折光儀測(cè)定產(chǎn)品的折光率根據(jù)折光率判斷 酯化程度是否良好；發(fā)現(xiàn)以甘油、丙酮、硬脂酸、對(duì)甲基苯磺酸銅、無(wú)水硫酸鈉的摩爾比為 1.05 1.2 1.5 2. O 0. 9 1 0. 05 0. 1 0. 15 0. 25為宜范圍內(nèi)，微波輻射 功率為300W，反應(yīng)時(shí)間為4min時(shí)，收率較高，測(cè)得產(chǎn)品的酸值為1. 053mg. KOH/g，此酸值在 IOmg. KOH/g以下，該反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率在94%以上，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。所得單硬脂酸甘油酯產(chǎn)品的考核指標(biāo)如下外觀白色固體酸值(mgKOH/g)( 10酯含量(％) ^ 94熔點(diǎn)(°C)62-63所得產(chǎn)品的核磁數(shù)據(jù)如下月桂醇聚氧乙烯醚乙酸酯的核磁數(shù)據(jù)1H NMR (400MHz，CDCl3)，δ = 4. 56 (b，1Η)，4. 29 (b，1Η)，4. 24—3. 59 (m，6Η)， 2. 68-2. 51 (m, 2H)，\1· 78-1. 35 (m, 30H)，0. 89-0. 86 (m, 3H).13C NMR(400MHz，CDCl3)，δ = 174. 10,72. 84,67. 34,66. 86,33. 18,31. 85,29. 76, 29. 43，25. 68,21. 56，14. 32.紅外分析如HRWcm-1) :3258，2942，2930，2824，1725，1389，1125，1067， 1042，715。從核磁共振數(shù)據(jù)可以看出化學(xué)位移在4. 56ppm，
4. 29ppm有兩個(gè)氫，是-OH上 的氫，說(shuō)明甘油的一個(gè)羥基與硬脂酸發(fā)生反應(yīng)。另外從紅外數(shù)據(jù)上也可以說(shuō)明這一點(diǎn)，在1725cm—1有很強(qiáng)的吸收峰，說(shuō)明酯基的存在，從其他吸收峰也可以說(shuō)明這一點(diǎn)。
權(quán)利要求
一種單硬脂酸甘油酯的快速制備方法，其特征是，步驟如下將甘油、對(duì)甲基苯磺酸銅、硬脂酸、無(wú)水硫酸鈉、丙酮置于反應(yīng)器中，將反應(yīng)器置于微波輻射加熱裝置中，反應(yīng)物在微波輻射加熱下反應(yīng)；反應(yīng)完畢后，冷卻，經(jīng)洗滌、干燥得到產(chǎn)品。
2.按照權(quán)利要求1所述的單硬脂酸甘油酯的快速制備方法，其特征是，所述的甘油、丙 酮、硬脂酸、對(duì)甲基苯磺酸銅、無(wú)水硫酸鈉的摩爾比為1.05 1.2 1.5 2.0 0.9 1 0. 05 0. 1 0. 15 0. 25。
3.按照權(quán)利要求1所述的單硬脂酸甘油酯的快速制備方法，其特征是，所述的微波輻 射加熱下反應(yīng)，微波輻射功率為220 400W，加熱反應(yīng)時(shí)間4 5min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單硬脂酸甘油酯的快速制備方法，該種方法將甘油、對(duì)甲基苯磺酸銅、硬脂酸、無(wú)水硫酸鈉、丙酮置于反應(yīng)器中，將反應(yīng)器置于微波輻射加熱裝置中微波加熱制得，微波輻射功率為220～400W，加熱反應(yīng)時(shí)間4～5min。本發(fā)明方法采用微波輻射無(wú)溶劑聯(lián)用有機(jī)合成技術(shù)，反應(yīng)速度快、反應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)單，得到的產(chǎn)品純度高，后處理簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)C07C67/08GK101914016SQ20101025480
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月17日
發(fā)明者李永新, 江健, 赫慶鵬 申請(qǐng)人:聊城大學(xué)